自持放电、电晕放电、辉光放电、电弧放电的区别

1、自持放电：不依赖外界电离条件，仅由外施电压作用即可维持的 一种气体放电。这是按照气体放电形成条件来区分的 一种气体放电类型，与它并列的是非自持放电。气体 放电的形成需要具备两个基本条件，一是外施电压， 它使电极间隙的空间范围内呈现一定强度的电场；二 是外界电离因素，它在电极间隙中形成初始带电粒 子。外界电离因素有多种方式，例如，天然辐射或人 工光源照射会使空间出现带电粒子。当外加电压较低 时，只有由外界电离因素所造成的带电粒子在电场中 运动而形成气体放电电流，一旦外界电离作用停止， 气体放电现象即随之中断，这种放电称为非自持放 电。当外加电压逐渐升高后，气体中的放电过程发生 转变，此时若去掉外

2、界激离因素，放电仍继续发展，成 为自持放电。通常所研究的各种气体放电形式如 辉光 放电、电晕放电、火花放电、电弧放电等都属于自持 放电。形成自持放电的条件可根据 汤森理论来确定。辉光放电稀薄气体中的自激导电现象。其物理机制是： 放电管两极的电压加大到一 定值时，稀薄气体中的残余正离子被电场加速，获得足够大的动能去撞击阴极， 产生二次电子，经簇射过程形成大量带电粒子，使气体导电 。辉光放电的特点 是电流密度小，温度不高，放电管内产生明暗光区，管内的气体不同，辉光的 颜色也不同。正常辉光放电时，放电管极间电压不随电流变化。辉光放电的发 光效应被用于制造霓虹灯、荧光灯等光源，利用其稳压特性可制成稳压

3、管（如 氖稳压管）。气体在低气压状态下的一种 自持放电。对玻璃圆柱状放电管两端施加电压，当压力处于10.1托的范围时，由阴极逸出的电子在气体中发 生碰撞电离和光电离，此时放电管的大部分区域都呈现弥漫的光辉，其颜色因气体而异，故称辉光放电。辉光放电与暗放电和电弧放电共同组成可连续变化的3种基本放电形式。18311835年,M.法拉第在研究低气压放电时发现辉光放电现象和法拉第暗区。1858年J.普吕克尔在1/100托下研究辉光放电时发现了阴极射线，成为佃世纪末粒子辐射和原子物理研究的先躯。辉光放电有亚正常辉光和反常辉光两个过渡阶段，放电的整个通道由不同 亮度的区间组成，即由阴极表面开始，依次为：阿

4、斯通暗区；阴极光层； 阴极暗区（克鲁克斯暗区）；负辉光区；法拉第暗区；正柱区；阳极暗 区;阳极光层。其中以负辉光区、法拉第暗区和正柱区为主体。这些光区是空 间电离过程及电荷分布所造成的结果，与气体类别、气体压力、电极材料等因 素有关，这些都可以从放电理论上作出解释。辉光放电时，在两个电极附近聚 集了较多的异号空间电荷，因而形成明显的电位降落，分别称为阴极压降和阳 极压降。阴极压降又是电极间电位降落的主要成分，在正常辉光放电时，两极 间的电压不随电流变化，即具有稳压的特性。辉光放电的主要应用是：利用它的发光效应（如 霓虹灯）和正常辉光放 电的稳压特性（如氖稳压管）。利用辉光放电的正柱区产生激光的

5、特性，制做氦 氖激光器。电晕放电（corona discharge）气体介质在不均匀电场中的局部 自持放电。是最常见的一种 气体放电形式。在 曲率半径很大的尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气 体发生电离和激励，因而出现电晕放电。发生电晕时在电极周围可以看到光亮， 并伴有咝咝声。电晕放电可以是相对稳定的放电形式，也可以是不均匀电场间 隙击穿过程中的早期发展阶段。电晕放电的形成机制因尖端电极的极性不同而有区别，这主要是由于电晕 放电时空间电荷的积累和分布状况不同所造成的。在直流电压作用下，负极性 电晕或正极性电晕均在尖端电极附近聚集起空间电荷。在负极性电晕中，当电 子引起碰撞电

6、离后，电子被驱往远离尖端电极的空间 ，并形成负离子，在靠近电极 表面则聚集起正离子。电场继续加强时，正离子被吸进电极，此时出现一脉冲 电晕电流，负离子则扩散到间隙空间。此后又重复开始下一个电离及带电粒子 运动过程。如此循环，以致出现许多脉冲形式的电晕电流。电晕电流这一现象 是G.W.特里切尔于 佃38年发现的，称为特里切尔脉冲。若电压继续升高 ，电晕 电流的脉冲频率增加、幅值增大，转变为负辉光放电。电压再升高，出现负流注 放电（见流注理论），因其形状又称羽状放电或称刷状放电。当负流注放电得 以继续发展到对面电极时，即导致 火花放电，使整个间隙击穿。正极性电晕在 尖端电极附近也分布着正离子，但不

7、断被推斥向间隙空间，而电子则被吸进电 极，同样形成重复脉冲式电晕电流。电压继续升高时，出现流注放电，并可导致间 隙击穿。工频交流电晕在正、负半周内其放电过程与直流正、负电晕基本相同。工 频电晕电流与电压同相，反映出电晕功率损耗。工程应用中还常以外施电压与 电晕电荷量的关系表示电晕特性，称为电晕的伏库特性。架空输电线路导线电晕起始电场强度 Es可由皮克公式计算：式中S为空气相对密度，m为绞线系数,R为导线半径（厘米）。当 *1、m = 0.5、R = 0.9厘米时,Es=佃.7千伏/厘米。实际上，导线表面状况如损伤、雨滴、 附着物等,都会使电晕放电易于发生。电晕放电在工程技术领域中有多种影响。

8、电力系统中的高压及超高压输电 线路导线上发生电晕（见图），会引起电晕功率损失、无线电干扰、电视干扰 以及噪声干扰。进行线路设计时，应选择足够的导线截面积，或采用分裂导线降低导线表面电场的方式，以避免发生电晕。对于高电压电气设备，发生电晕放电 会逐渐破坏设备绝缘性能。电晕放电的空间电荷在一定条件下又有提高间隙击 穿强度的作用。当线路出现雷电或操作过电压时，因电晕损失而能削弱过电压 幅值。利用电晕放电可以进行静电除尘、污水处理、空气净化等。地面上的树 木等尖端物体在大地电场作用下的电晕放电是参与大气电平衡的重要环节。海 洋表面溅射水滴上出现的电晕放电可促进海洋中有机物的生成，还可能是地球 远古大气

9、中生物前合成氨基酸的有效放电形式之一。针对不同应用目的研究， 电晕放电是具有重要意义的技术课题。电弧放电（arc discharge气体放电中最强烈的一种自持放电。当电源提供较大功率的电能时，若极间 电 压不高（约几十伏），两极间气体或金属蒸气中可持续通过较强的电流（几安至几十安），并发出强烈的光辉，产生高温（几千至上万度），这就是电弧放电。 电弧是一种常见的热等离子体（见 等离子体应用）。电弧放电最显著的外观特征是明亮的弧光柱和电极斑点。电弧的重要特点 是电流增大时，极间电压下降，弧柱电位梯度也低，每厘米长电弧电压降通常不过 几百伏，有时在1伏以下。弧柱的电流密度很高，每平方厘米可达几千安，

10、极斑 上的电流密度更高。电弧放电可分为3个区域：阴极区、弧柱和阳极区。其导电的机理是：阴 极依靠场致电子发射和热电子发射效应发射电子；弧柱依靠其中粒子热运动相 互碰撞产生自由电子及正离子，呈现导电性，这种电离过程称为热电离；阳极 起收集电子等作用，对电弧过程影响常较小。在弧柱中，与热电离作用相反， 电子与正离子会因复合而成为中性粒子或扩散到弧柱外，这一现象称为去电离。 在稳定电弧放电中，电离速度与去电离速度相同，形成电离平衡。此时弧柱中 的平衡状态可用萨哈公式描述。能量平衡是描述电弧放电现象的又一重要定律。能量的产生是电弧的焦耳 热，能量的发散则通过辐射、对流和传导三种途径。改变散热条件可使电

11、弧参 数改变，并影响放电的稳定性。电弧通常可分为长弧和短弧两类。长弧中弧柱起重要作用。短弧长度在几 毫米以下，阴极区和阳极区起主要作用。根据电弧所处的介质不同又分为气中电弧和真空电弧两种。液体（油或水）中的电弧实际在气泡中放电，也属于气中电弧。真空电弧实际是在稀薄的电极 材料蒸气中放电。这二种电弧的特性有较大差别。电弧是一束高温电离气体，在外力作用下， 如气流，外界磁场甚至电弧本身产生的磁场作用下会迅速移动（每秒可达几百米），拉长、卷曲形成十分 复杂的形状。电弧在电极上的孳生点也会快速移动或跳动。在电力系统中，开关分断电路时会出现电弧放电。由于电弧弧柱的电位梯 度小，如大气中几百安以上电弧电位梯度只有 15伏/厘米左右。在大气中开关分 断100千伏5安电路时，电弧长度超过7米。电流再大，电弧长度可达 30米 因此要求高压开关能够迅速地在很小的封闭容器内使电弧熄灭，为此，专门设 计出各种各样的灭弧室。灭弧室的基本类型有：采用六氟化硫、真空和油等 介质；采用气吹、磁吹等方式快速从电弧中导出能量；迅速拉长电弧等。 直流电弧要比交流电弧难以熄灭。电弧放电可用于焊接、冶炼、照明、喷涂等。这些场合主要是利用电弧的 高温